Transistor-Kennlinienfelder

Bipolare Transistoren haben die Stromgrößen I_E, I_C, I_B und die Spannungsgrößen U_CE, U_BE, U_{C (CB)}. Die Zusammenhänge zwischen den einzelnen Strömen und Spannungen würde insgesamt 30 Kennlinienfelder ergeben. Sofern man einen bipolaren Transistor als Verstärker oder Schalter verwendet, reichen 4 Kennlinienfelder aus. Den Zusammenhang zwischen den relevanten Werten wird in einem Vierquadrantenkennlinienfeld dargestellt. Je nach Grundschaltung sehen diese Kennlinienfelder anders aus. Die Beschreibungen dieser Kennlinienfeldern beziehen sich auf die hier dargestellte Grundschaltung.
Die gestrichelten Linien in den Kennlinienfeldern zeigen den Zusammenhang zwischen den einzelnen Strömen und Spannungen.

Eingangskennlinienfeld I_B = f (U_BE)

Die Eingangsgrößen der Emitterschaltung sind der Basisstrom I_B und die Basis-Emitter-Spannung U_BE. Der Zusammenhang zwischen diesen beiden Werten stellt die Durchlasskennlinie der pn-Schicht zwischen Basis und Emitter dar. Es handelt sich dabei um eine der beiden Diodenstrecken im Transistor. Die Kennlinie gilt jeweils für eine bestimmte Kollektor-Emitter-Spannung U_CE.

Den Anstieg an einem bestimmten Punkt in der Kennlinie bezeichnet man als differentiellen Eingangswiderstand r_BE.
Der Widerstand r_BE ändert sich, wenn die Spannung U_CE nicht konstant ist und bezieht sich auf einen bestimmten Arbeitspunkt.

Ausgangskennlinienfeld I_C = f (U_CE)

Die Ausgangsgrößen der Emitterschaltung sind der Kollektorstrom I_C und die Kollektor-Emitter-Spannung U_CE. Der Zusammenhang zwischen diesen beiden Werten wird bei verschiedenen Basisströmen I_B angegeben.
Jede Kennlinie gilt für jeweils einen anderen Basisstrom I_B.

Den Anstieg an einem bestimmten Punkt in der Kennlinie bezeichnet man als differentiellen Ausgangswiderstand r_CE.
Der Widerstand r_CE ändert sich, wenn der Strom I_B nicht konstant ist und bezieht sich auf einen bestimmten Arbeitspunkt.

Stromsteuerkennlinienfeld I_C = f (I_B)

Die Stromsteuerkennlinie ergibt sich aus dem Zusammenhang von dem Kollektorstrom I_C und dem Basisstrom I_B. Die Stromsteuerkennlinie wird auch als Übertragungskennlinie bezeichnet.
Die Kennlinie gilt jeweils für eine bestimmte Kollektor-Emitter-Spannung U_CE. Die Charakteristik der Kennlinie ist anfangs nahezu linear und krümmt sich dann gegen Ende etwas.
Aus der Steilheit der Kennlinie kann die Gleichstromverstärkung Β und die differenzielle Stromverstärkung β abgelesen werden. Je steiler die Kennlinie, desto größer die Stromverstärkung. Ist die Kennlinie stark gekrümmt, dann ist die Verstärkung nicht konstant. Dadurch entstehen Verzerrungen am Ausgang einer Verstärkerschaltung.

Der Gleichstromverstärkungsfaktor Β ergibt sich direkt aus dem Kollektorstrom I_C und dem Basisstrom I_B, bei einer bestimmten Kollektor-Emitter-Spannung.

Der Wechselstromverstärkungsfaktor β ergibt sich aus der Kollektorstromänderung _ΔI_C und der Basisstromänderung _ΔI_B bei einer bestimmten Kollektor-Emitter-Spannung U_CE.

Rückwirkungskennlinienfeld U_B = f (U_CE)

Die Rückwirkung vom Ausgang (Spannung U_CE) auf den Eingang (Spannung U_BE) wird im Rückwirkungskennlinienfeld dargestellt.
Eine Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung U_CE führt zu einer Änderung der Basis-Emitter-Spannung U_BE. Diese Rückwirkung sollte möglichst klein gehalten werden. Dies ist nicht durch schaltungstechnische Maßnahmen möglich. Einfluss hat nur der Transistor-Hersteller.
Die Rückwirkungskennlinie bezieht sich auf einen bestimmten Basisstrom I_B.

Das Maß für die Rückwirkung ist der differenzielle Rückwirkungsfaktor D bei einem bestimmten Basisstrom. Der Rückwirkungsfaktor D ändert sich, wenn der Basisstrom I_B nicht konstant ist und bezieht sich auf einen bestimmten Arbeitspunkt.